Spin_vent

Příklad použití odporových snímačů Philips řady KTY81:

Snímání teploty chladiče a spínání ventilátoru

Úvod

V aplikacích výkonových polovodičových prvků je často nutné používat chladiče. Chladič se musí navrhovat pro nejhorší případ, tedy pro nejvyšší ztrátový výkon a nejvyšší teplotu okolí. V tomto stavu nesmí být překročena maximální přípustná teplota přechodu ve výkonovém prvku.

Nejčastěji se používají chladiče s přirozeným chlazením. U tohoto způsobu je teplo z chladiče odváděno vzduchem, který se v okolí chladiče ohřívá a stoupá vzhůru. Rychlost proudění je malá (v některých katalozích se uvádí 0,1 m/s) a proto je účinnost přirozeného chlazení omezená, z výpočtů vychází značně rozměrný chladič. Při velkém ztrátovém výkonu se proto rychlost proudění zvyšuje ventilátorem, který ventilátor ofukuje. V literatuře je uváděna křivka poměrného snížení tepelného odporu chladiče v závislosti na rychlosti proudění. Při rychlosti proudění 1 m/s klesne tepelný odpor asi na polovinu, při rychlosti nad 3 m/s může klesnout téměř na čtvrtinu. Zde je třeba mít na paměti, že při rychlostech nad 1 m/s vzniká při proudění zvuk, který může značně rušit. Větší rychlosti se proto používají jen v průmyslových zařízeních.

U zařízení, která pracují s proměnlivým zatížením, ve většině případů postačí přirozené chlazení, nucené chlazení je potřebné pouze při plném zatížení. Zde se nabízí možnost zapínání ventilátoru až při dosažení určité teploty chladiče. Kromě tohoto způsobu je možné také regulovat otáčky motoru podle teploty chladiče. Zde je ovšem nutné přizpůsobit regulaci skutečným hodnotám regulované soustavy a tím se návrh komplikuje. Pro tento účel existují speciální integrované obvody, které obsahují vlastní snímač teploty. Zájemci si je mohou vyhledat v příslušných katalozích.

Ventilátor nuceného chlazení je mechanický díl, který může selhat. Pro takový případ se v automatizovaných systémech používají obvody pro signalizaci poruchy a případně vypnutí zařízení.

Při praktickém řešení je obtížné určit rychlost proudění, protože může být ovlivněna umístěním ventilátoru a tvarem chladiče. Proto je vhodné předem stanovit dosahované hodnoty. Tato práce se zabývá ověřováním přínosu nuceného chlazení, nalezení vhodného obvodového řešení a vyzkoušením funkce zařízení.

Popis řízené soustavy a měření tepelného odporu

Pro vyzkoušení vlivu nuceného chlazení byl vybrán čtvercový chladič z hliníkového plechu 2,4 mm s úzkými praporky po obvodu (tzv. "prstový"), s rozměry 58 × 58 mm a výškou 25 mm, černěný. Pro nucené chlazení je použit malý ventilátor o rozměrech 40 × 40 × 10 mm, výrobce SEPA, Japonsko, s typovým označením MF40B-12L DC 12V 0.12A.